Vaše DNA může být nyní „vytažena ze vzduchu“

DNA je základem života a nachází se všude v životním prostředí. Prostřednictvím vylučování zanechávají lidé nepřetržitou stopu DNA, kterou lze měřit a sekvenovat. Genetici nyní přišli na to, jak jednoduše sekvenovat environmentální DNA, známou jako E-DNA.

Důsledky na soukromí jsou naprosto ohromující a policie a zpravodajské agentury touží po tom, aby je dostaly do rukou.

David Duffy, genetik pro divokou zvěř na Floridské univerzitě, chtěl ve skutečnosti najít lepší způsob, jak odhalit nemoci u mořských želv. Pak začal všude nacházet lidskou DNA.

Během posledního desetiletí výzkumníci divoké zvěře zdokonalili techniky pro získávání environmentální DNA nebo eDNA – stopy genetického materiálu zanechaného všemi živými věcmi. eDNA, výkonný a levný nástroj pro ekology, je všude – ve vzduchu, ve vodě, ve sněhu, v medu…

Vědci tuto metodu použili k detekci invazivních druhů dříve, než se rozmnoží, ke sledování ohrožených nebo nově objevených populací volně žijících živočichů a dokonce ke znovuobjevení druhů považovaných za vyhynulé. Technologie eDNA se také používá v systémech monitorování odpadních vod k monitorování Covidu a dalších patogenů.

Ale celou dobu vědci používající eDNA tiše sbírali obrovské množství lidské DNA. Pro ně je to znečištění, druh lidského genomického vedlejšího nálezu kontaminujícího jejich data.

Ale co když někdo úmyslně shromáždil lidskou eDNA?

„Nové techniky sběru DNA jsou pro orgány činné v trestním řízení lákavé,“ říká Erin Murphy, profesorka práva na New York University School of Law, která se specializuje na používání nových technologií v systému trestní justice. Policie rychle sáhla k neosvědčeným nástrojům, jako je například použití DNA k vytvoření identikitů podezřelých na základě pravděpodobnosti.

To by mohlo představovat dilema týkající se soukromí a občanských svobod, protože technologický pokrok umožňuje extrahovat více informací z menších a menších vzorků eDNA. 

Dr Duffy a jeho kolegové použili  cenově dostupné technologie, aby zjistili, kolik informací mohou získat z lidské DNA odebrané z prostředí za různých okolností, jako například z vodních toků ve volné přírodě nebo ze vzduchu v budově.

Výzkum, publikovaný v časopise Nature Ecology & Evolution, ukazuje, že vědci mohou extrahovat lékařské informace a informace o předcích z malých fragmentů lidské DNA, které přetrvávají v životním prostředí.

Forenzní etici a právní vědci se domnívají, že zjištění floridského týmu zvyšují naléhavost komplexní regulace genetického soukromí. Pro výzkumné pracovníky to také odráží nerovnováhu v pravidlech, jimiž se tyto techniky ve Spojených státech řídí.

Pro orgány činné v trestním řízení je snazší použít nedomyšlenou novou technologii, než pro vědecké výzkumníky získat schválení pro studie, které potvrzují, že systém funguje.

Od genetického odpadu ke genetickému pokladu

Již desítky let je jasné, že fragmenty naší DNA zasypávají planetu jako smetí. Prostě se zdálo, že na tom nezáleží. Vědci věřili, že DNA v životním prostředí je příliš malá a rozložená na to, aby mohla být smysluplně obnovena.

Natož aby bylo možné identifikovat jednotlivou lidskou bytost, pokud nepochází z určitých vzorků, jako je krvavá skvrna nebo předmět, kterého se někdo dotkl.

Vědci z oblasti divoké zvěře však testovali environmentální DNA, protože hledají pouze malé segmenty DNA – skenují to, co je známo jako čárové kódy, které identifikují stvoření ve vzorku až na úroveň druhu.

Po zjištění „překvapivého“ množství lidské eDNA v jejich vzorcích při sledování nemoci mořských želv na Floridě, však Dr. Duffy a jeho tým pracují na získání přesnějšího obrazu o stavu lidské DNA v životním prostředí a o tom, kolik informací by mohla odhalit o lidech v dané oblasti.

Aby svůj koncept dokázali, vědci v jednom ze svých experimentů odebrali vzorek vody o velikosti plechovky od limonády z potoka v St. Augustine na Floridě.

Poté analyzovali genetický materiál vzorku přes nanopórový sekvenátor, který vědci mohou použít ke čtení delších úseků DNA. Zařízení, které používali, stojí asi 1000 dolarů, je velké jako zapalovač cigaret a zapojuje se do notebooku jako flash disk.

Tým byl schopen získat ze vzorků mnohem čitelnější lidskou DNA, než předpokládali. A jak se znalosti o lidské genetice stále rozšiřují, analýza i omezených vzorků může odhalit velké množství informací.

Vědci našli dostatek mitochondriální DNA, která byla předávána přímo z matky na dítě po tisíce generací, aby vytvořili snímek genetického původu populace kolem potoka, který zhruba odpovídá rasovému složení nalezenému v nejnovějších údajích ze sčítání lidu pro tuto oblast.

Jeden mitochondriální vzorek byl dokonce dostatečně kompletní, aby splnil požadavky na federální databázi pohřešovaných osob.

Našli také klíčové mutace, které prokazatelně zvyšují riziko cukrovky, srdečních problémů nebo různých očních onemocnění. Podle údajů měl jeden jedinec, jehož genetický materiál byl ve vzorku, mutaci, která by mohla vést k vzácnému onemocnění, které způsobuje progresivní neurologické poškození a je často smrtelné. 

Onemocnění je dědičné a může se objevit až ve věku kolem 40 let. Dr Duffy se nestačil divit: Ví o tom tato osoba? Ví to rodina toho člověka? Ví to pojišťovna toho člověka?

Dohled a forenzní vyšetřování

Anna Lewis, výzkumnice z Harvardu, která studuje etické, právní a sociální důsledky genetického výzkumu, uvedla, že environmentální DNA nebyla mezi odborníky na bioetiku často diskutována.

Technologie, které se zaměřují na eDNA, by  mohly být použity ke sledování specifických skupin lidí – například lidí určitého původu nebo se specifickými chorobami či postižením.

Výzkumníci se shodují, že účinky takového nasazení závisí na tom, kdo a proč technologii používá. Zatímco shromážděné vzorky eDNA by mohly pomoci výzkumníkům v oblasti veřejného zdraví určit frekvenci mutací způsobujících onemocnění v komunitě, stejný vzorek eDNA by mohl být také zneužit ke sledování určitých lidí.

„To dává úřadům mocný nový nástroj,“ řekla Dr. Lewisová. „Myslím, že na mezinárodní úrovni je dostatek důvodů k obavám.

“ Země jako Čína již provádějí rozsáhlý a explicitní genetický dohled nad menšinami, včetně Tibeťanů a Ujgurů. Nástroje, jako je analýza eDNA, by to mohly mnohem usnadnit,“ řekla.

Jak velké je etické minové pole výzkumu eDNA, bude záviset také na tom, do jaké míry je možné jedince identifikovat. V některých situacích je to již možné.

„Druh genetických dat, která Dr. Duffy získal z veřejných míst, by nefungoval s metodami, které v současné době používají úředníci ve Spojených státech k identifikaci osob,“ řekl Robert O’Brien, forenzní biolog na Floridské mezinárodní univerzitě a bývalý analytik DNA v kriminální laboratoři.

„Když analytici DNA činní v trestním řízení porovnávají vzorek z místa činu s podezřelým, hledají 20 markerů rozprostřených po celém lidském genomu, které jsou sledovány systémem kombinovaného indexu DNA (CODIS) FBI,“ řekl O’Brien.

Fragmenty eDNA, které Duffy studoval, nemohou zachytit více než jeden marker najednou, veřejné místo, jako je řeka na Floridě, se stává noční můrou, která je užitečná pouze tehdy, když si můžete být jisti, že několik z nich pochází od stejné osoby.

Forenzní vědci však upozorňují, že individuální identifikace na základě eDNA by již mohla být možná v uzavřených místnostech, kde bylo přítomno méně lidí. V říjnu loňského roku tým z Centra forenzního výzkumu Univerzitní nemocnice v Oslu otestoval novou techniku ​​extrakce lidské DNA ze vzorků vzduchu a byl schopen vytvořit úplné profily CODIS ze vzduchem přenášené DNA v kanceláři.

To zdůrazňuje možnost, že by úředníci činní v trestním řízení mohli použít eDNA shromážděnou z míst činu k zachycení lidí, ačkoli ekologové divoké zvěře, kteří vyvinuli techniky, tvrdí, že věda je pro takové účely nevyzrálá.

Vědci musí ještě objasnit základy eDNA, například jak se pohybuje vzduchem nebo vodou nebo jak časem degraduje. A sekvenování nanopórů – technologie, která umožnila týmu Dr. Duffyho najít delší a informativnější fragmenty DNA – má stále mnohem vyšší chybovost než starší technologie.

Kdo má přístup, když je DNA volně dostupná?

Spojené státy mají velmi odlišná pravidla o tom, kdo může sbírat a analyzovat DNA.

Univerzitní vědci, kteří se chtějí dozvědět více o lidské eDNA, musí odůvodnit rozsah a obavy o soukromí svých studií v nedokonalém procesu zahrnujícím institucionální etické komise, které mohou omezit nebo odmítnout experimenty. Pro strážce zákona, kteří zkoušejí nové technologie, však žádná taková omezení neexistují.

„Téměř v každém systému na světě existuje nerovnováha mezi tím, co smějí dělat orgány činné v trestním řízení, a veřejně financovaným výzkumem a soukromými společnostmi,“ říká Barbara Prainsack, profesorka na Vídeňské univerzitě, která se zabývá regulací technologií DNA v USA. 

Zatímco některé země, jako například Německo, mají schválený zelený seznam technologií a důkazů, které mohou orgány činné v trestním řízení využít, ve Spojených státech je to naopak.

„Je to úplný divoký západ, otevřený prostor pro každého,“ řekla paní Murphyová, profesorka práva na NYU. „Předpokládá se, že policie si může dělat prakticky cokoli, pokud to není výslovně zakázáno.“

Souhlas a genetická výjimečnost

Odebírání vzorků lidské eDNA lze porovnat s jinými sledovacími technologiemi, se kterými občané často nesouhlasí, jako jsou například kamery pro rozpoznávání obličeje. Podle odborníků je tu ale důležitý rozdíl.

Pokud jde o sběr DNA, nejsou postiženi pouze jednotlivci. Postiženi jsou i rodinní příslušníci a v některých kontextech i komunity,“ říká Sandra Soo-Jin Lee, biomedicínská etika z Kolumbijské univerzity.

„DNA lze vysledovat zpět k vašim rozšířeným příbuzným, v čase k vašim dětem, zpět v čase k vašim předkům,“ dodala Murphyová. „Kdo ví, co nám DNA v budoucnu řekne o lidech nebo jak by mohla být použita?“

Existuje velký trh pro genetické informace – od farmaceutických společností vyvíjejících terapeutika přes pojistné matematiky až po výzkumníky v oblasti veřejného zdraví. Ochraně veřejnosti však brání nedostatek funkčních právních definic toho, co DNA vlastně je. Je to osobní majetek? – ptá se paní Murphyová. Jsou to vždy lékařské informace? Komu patří data jednou shromážděná?

Bioetici a odborníci na občanská práva jsou přesvědčeni, že Dr. Duffy nabízí rozhodujícím činitelům vzácnou příležitost diskutovat o etice a zákonnosti nové techniky genetického inženýrství, než se začne používat ve velkém měřítku. 

K uvedené zprávě z USA na závěr připomínám, že EU již schválila jednotnou databázi DNA, ke které budou mít přístup všechny země – a to aniž by byli informováni občané.

EU se ani netají tím, že databáze má sloužit zejména k výzkumu, tedy pravděpodobně ji využijí zejména farmaceutičtí giganti a pojišťovny…